Nad przenośnym urządzeniem do monitorowania chorych z niewydolnością serca pracują naukowcy z Politechniki Warszawskiej i Uniwersytetu Łódzkiego. Aparat pomoże wcześniej wychwycić oznaki pogarszania się stanu zdrowia i szybciej przekazywać tę informację lekarzowi.
Według rządowego serwisu „Analizy problemów zdrowotnych” niewydolność serca należy do najpoważniejszych wyzwań zdrowotnych w Polsce. Z opracowania dostępnego w serwisie Ministerstwa Zdrowia wynika, że z chorobą żyje ok. 1,2 mln osób, a rocznie umiera z jej powodu ok. 140 tys. pacjentów. Z danych przytoczonych podczas debaty eksperckiej „Kardiologia – Wspólna Sprawa” wynika, że tylko w 2024 roku z pomocy medycznej z powodu niewydolności serca skorzystało 660 tys. pacjentów, a koszty świadczeń z tym związanych wyniosły 3,6 mld zł, z czego 3,2 mld zł pochłonęły same hospitalizacje.
Niewydolność serca to stan, w którym serce nie jest w stanie pompować krwi wystarczająco skutecznie, by zaspokoić potrzeby organizmu. U części pacjentów rozwija się po zawale, u innych ma związek z nadciśnieniem, otyłością, wadami zastawkowymi, chorobami zakaźnymi lub predyspozycjami genetycznymi. Niezależnie od przyczyny jedno pozostaje wspólne: pacjent nie przestaje chorować po wyjściu z poradni, a pogorszenie może pojawić się właśnie wtedy, gdy nie ma go pod bezpośrednią opieką lekarza.
Proste badanie, dane od razu do lekarza
Na ten problem odpowiada projekt realizowany przez pięć laboratoriów z Uniwersytetu Łódzkiego i Politechniki Warszawskiej. Celem naukowców jest stworzenie urządzenia, które pozwoli oceniać stan pacjenta w sposób prosty i możliwy do zastosowania w domu.
Chodzi o proste badanie wykonywane raz dziennie w warunkach ambulatoryjnych lub domowych, za pomocą urządzenia łatwego w obsłudze i niewymagającego skomplikowanych przygotowań. Tworzymy narzędzie, które może dostarczyć lekarzowi informacji o stanie chorego, a jednocześnie nadaje się do codziennego stosowania przez pacjenta – wyjaśnia dr hab. inż. Teodor Buchner, kierownik Zakładu Fizyki Układów Złożonych działającego przy Wydziale Fizyki Politechniki Warszawskiej i członek Polskiego Towarzystwa Kardiologicznego.
Jak dodaje, urządzenie ma być elementem opieki telemedycznej. Dane będą transmitowane bezpośrednio do jednostki ochrony zdrowia, gdzie zostaną przeanalizowane. Jeżeli pojawi się potrzeba pilnej reakcji, pacjent zostanie wezwany do placówki bądź uzyska niezbędną pomoc w trybie telemedycznym.
To właśnie na tym etapie pojawia się realna wartość takiego rozwiązania: nie tylko mierzyć, ale przekazywać użyteczną informację tam, gdzie może przełożyć się na decyzję kliniczną – dodaje lider projektu.
Najważniejszy sygnał: płyn w klatce piersiowej
Jednym z najważniejszych sygnałów pogarszającej się niewydolności serca jest retencja płynu, czyli zwiększone gromadzenie się płynu w klatce piersiowej i płucach. To właśnie ten objaw zespół chce wychwytywać wcześniej i prościej niż dziś.
Najważniejszym sygnałem, na który patrzymy, jest retencja płynu, czyli zwiększone gromadzenie się płynu w klatce piersiowej, przede wszystkim w płucach. To wprost wiąże się z niewydolnością krążenia i spadkiem skuteczności pracy serca. Jednocześnie jest to objaw stosunkowo łatwy do przeoczenia, jeśli nie dysponujemy odpowiednim narzędziem diagnostycznym. Dziś najpopularniejszą metodą oceny ilości płynów w płucach pozostaje rentgen, a przecież nie wykonuje się go pacjentowi codziennie w domu czy w przychodni – tłumaczy naukowiec z PW.
Działanie urządzenia oparte będzie na połączeniu dwóch metod pomiaru: analizy sygnałów mikrofalowych oraz bioimpedancyjnych. Obie metody dostarczają informacji o zmianach zachodzących w tkankach, w tym o obecności płynu. Połączenie tych danych ma pozwolić na dokładniejszą ocenę, czy u pacjenta dochodzi do przewodnienia klatki piersiowej, a więc jednego z kluczowych objawów pogarszającej się niewydolności serca.
Nie opieramy się na jednym pomiarze i jednym parametrze. Chcemy integrować informacje pochodzące z różnych sposobów badania organizmu i złożyć je w jeden biomarker stanu pacjenta. Rolą fizyki w tym projekcie jest połączenie tych danych w model, który pomoże ocenić, czy u konkretnego chorego gromadzi się płyn i czy jego stan się pogarsza. To przykład bardzo bezpośredniego zastosowania fizyki w medycynie – przekonuje badacz.
Technologia użyteczna i bezpieczna
Rozwiązanie ma być nie tylko czułe diagnostycznie, ale też proste w codziennym użytkowaniu – również dla osób starszych i mniej sprawnych cyfrowo. Im prostsza bowiem będzie obsługa, tym większa szansa, że pacjent wykona badanie prawidłowo, a lekarz uzyska wartościową informację diagnostyczną.
W projekcie ważną rolę mają odgrywać także narzędzia uczenia maszynowego, które pomogą analizować dane i tworzyć spersonalizowany model oceny stanu chorego. Twórcy rozwiązania podkreślają jednak, że nie chodzi o zastępowanie lekarza, ale o dostarczenie mu lepszego narzędzia.
Lekarze od dawna korzystają z urządzeń, których działanie opiera się na bardzo złożonej fizyce i matematyce. Z tej perspektywy metody uczenia maszynowego są po prostu kolejnym zestawem narzędzi. Kluczowe jest to, żeby takie rozwiązanie było standaryzowane, testowane i wdrażane zgodnie z określonymi normami bezpieczeństwa – mówi dr hab. inż. Teodor Buchner.
Projekt jest zaplanowany na trzy lata. Jego celem jest doprowadzenie opracowanej technologii do etapu gotowego rozwiązania medycznego, które będzie mogło zostać wdrożone w praktyce klinicznej i telemedycznej. Równolegle z pracami naukowo-inżynierskimi zespół będzie przygotowywał ścieżkę komercjalizacji, obejmującą ochronę własności intelektualnej, walidację rozwiązania, współpracę z partnerami medycznymi, stosowne certyfikacje oraz model wdrożenia — tak, aby efekty projektu mogły finalnie trafić do pacjentów, placówek ochrony zdrowia i partnerów przemysłowych.
Projekt otrzymał blisko 8,3 mln zł dofinansowania w ramach programu TEAM NET FENG. Na realizację ośmiu wyłonionych projektów Fundacja na rzecz Nauki Polskiej przeznaczy prawie 90 mln zł.
MK